השתלה תת-דוראלית של מערך אלקטרוקורטיקוגרפיה רכה לרישום אלקטרופיזיולוגיה קורטיקלית במיני-חזירים

כל הנהלים הנוגעים למודלים של בעלי חיים נבדקו על ידי הוועדה המוסדית המקומית לטיפול בבעלי חיים ועל ידי ועדת הבדיקה הווטרינרית JoVE.

1. השתלה כירורגית של מערכי אלקטרוקורטיקוגרפיה רכה (ECoG)

1. הרדמה
   1. טרום תרופות: בודדו את נקבת המיני-חזירים של גטינגן (n = 7) בגיל 2-6 חודשים (5-8 ק"ג) וצמו אותה למשך הלילה. הזריקו תערובת של midazolam ב 0.75 מ"ג / ק"ג, אטרופין ב 0.25 מיקרוגרם / ק"ג, ו haldol ב 0.1 מ"ג / ק"ג intradermally, ולחכות עד החיה הוא טשטוש. לשקול את החיה לפני שתמשיך.
   2. התקנת עופרת תוך ורידית (IV):
      1. הניחו את בעל החיים על שולחן הניתוחים על כרית חימום. יש להשרות הרדמה על ידי הנחת מסכת פנים על החיה, באמצעות סבופלורן בשיעור של 3%-3.5%.
      2. מניחים מוליכי אלקטרוקרדיוגרמה על הבטן, חיישן ריווי דם על הזנב וחיישן טמפרטורה בנחיר
      .
      3. הניחו עופרת עירוי על וריד האוזן ואשרו גישה לדם באמצעות מזרק מלא במי מלח. ודא את העיניים נשמרות hydrated באמצעות משחה.
   3. אינטובציה: יש להזריק בולוס של אטרקוריום ב-0.5 מ"ג/ק"ג, קטמין ב-1 מ"ג/ק"ג ופנטניל ב-1-2 מק"ג/ק"ג. הניחו את בעל החיים על גבו לצורך אינטובציה. הכנס צינור 4.5 מ"מ.
   4. תרופות: לאחר אינטובציה, להפסיק את הרדמת סבופלורן ולהתקין עירוי פרופופול ב 10 מ"ג / ק"ג / שעה, פנטניל ב 2 מיקרוגרם / ק"ג / שעה, אטרקוריום ב 0.2-0.5 מ"ג / ק"ג / שעה, מלוחים ב 4-7 מ"ג / ק"ג / שעה. התחל עירוי של מניטול ב 1 גרם / ק"ג / שעה כדי להפחית נפיחות במוח במהלך הניתוח.
      הערה: ניתן להשתמש במשטר משככי כאבים רב-מודאלי אם הומלץ על ידי ועדת האתיקה המקומית של בעלי חיים.
2. שדה אספטי והכנת העור: יש לגלח את כל פני השטח של הראש מעבר לשדה הניתוחי. בעזרת פד סטרילי, מקרצפים היטב את הראש עם בטדין. לאחר מכן, הניחו וילונות סטריליים על שולחן המכשור ועל החיה כדי לחשוף רק את חלון הניתוח. לבסוף, לשפשף את הראש שוב עם פד סטרילי באמצעות betadine.
3. קרניוטומיה ודורוטומיה
   1. חיתוך עור: חותכים את העור בסכין אזמל לאורך קו האמצע. יש להפריד את השריר והפריאוסטאום (25 מ"מ לרוחב מברגמה משני הצדדים ו-40 מ"מ קדמי ואחורי לברגמה) מהעצם באמצעות מפזר פטל ומניחים כדי לקבל גישה אופטימלית לקידוח מאוחר יותר.
   2. מידות וסימון: זהו ברגמה ולמבדה וסמנו אותן בעט כירורגי סטרילי (איור 1A, B). באמצעות סרגל סטרילי, הגדירו את קווי המתאר של דש העצם במרכזו יעד ההשתלה בשני חצאי הכדור. במקרה ספציפי זה, קליפת המוח השמיעתית נבחרה, עם קואורדינטות -5 מ"מ עד -15 מ"מ מברגמה ו -4 מ"מ עד -20 מ"מ לרוחב. לאחר מכן, התאימו את הקרניוטומיה לגודל השתל ולציוני דרך אנטומיים, תוך הגבלת גודל הפתיחה.
   3. קרניוטומיה:
      1. באמצעות מקדח עצם עם חיתוך עגול, לקדוח את קווי המתאר של craniotomy, תוך התחשבות בעובי הגולגולת. השקו את מיקום הקידוח בתמיסת מלח כדי למנוע התחממות יתר של העצם.
      2. קודחים בזהירות את קווי המתאר בצורה הומוגנית עד שמגיעים לדורה מאטר. בפריצת הדרך הראשונה, סיימו לקדוח את המתווה עד שהוא דליל מספיק כדי כמעט לפרוץ. לאחר מכן, השתמש במרית שטוחה (בקו האמצע או בצד הצידי) כדי לשבור את דש העצם בחתיכה אחת, תוך שימוש בקצה הקרניוטומיה כמנוף. אם נתקלים בהתנגדות רבה מדי, המשיכו לדלל את העצם.
      3. מניחים את חתיכת העצם במי מלח סטריליים.
      4. לאחר הסרת דש העצם, סדקו בזהירות את קצה הקרניוטומיה, באמצעות קריסון כדי למנוע מקצה העצם החד לחתוך לתוך הדורה מאטר.
      5. אם דימום מוגזם נתקל על dura mater או העצם, להשתמש Gelfoam או שעווה עצם, בהתאמה. הניחו קומפרס רטוב (פד סטנדרטי בתמיסת מלח סטרילית) בקרניוטומיה וחזרו על שלב זה בחצי הכדור השני (איור 1B).
   4. דורוטומיה:
      1. בעזרת המחט ממערך תפרים 6-0, מנקבים ומרימים בזהירות את הדורה מאטר בקצה הקדמי או האחורי של הקרניוטומיה באמצע הדרך בין הצד המדיאלי לצדדי ויוצרים התחלה של חתך עם סכין הדקירה.
      2. לאחר מכן, באמצעות מרית שטוחה קטנה המוחדרת לחלל התת-דוראלי ומשמשת כבסיס חיתוך להגנה על קליפת המוח, יוצרים חריץ אנטרופוסטריורי בדורה מאטר על ידי התקדמות בו זמנית עם שני הכלים. ודא שהחריץ גדול מעט מרוחב השתל (איור 1C). אם מתרחש דימום או נזק בשלב זה, כסו אותו בקצף ג'ל והמתינו עד שיפסיק.
         הערה: יש להתאים את מסלול החריץ אם קיימים כלי דם גדולים בדורה מאטר כדי למנוע דימום.
4. השתלה
   1. הכנסת התקן:
      1. השקו את השתל (איור 2A) במי מלח משני הצדדים כך שהוא יחליק לתוך החלל התת-דוראלי ביתר קלות. הניחו את השתל מעל לחריץ הדורה מאטר ובעזרת מלקחיים קטנים הכניסו את המכשיר באופן תת-דוראלי על ידי החלקתו ברצף על כל קצה.
      2. החזיקו בזהירות את קצה הכן של המכשיר והתקדמו עם השתל על מנת לא ליצור מתח המעכב את החדרתו. כאשר קצה המחבר ממוקם על גבי החריץ, הפסק את ההכנסה.
   2. אבטחו את השתל: כדי לאבטח את השתל במקומו, הניחו גשר טיטניום מעל הכבל אחרי קצה הקרניוטומיה או בכנפי העיגון והדקו אותו באמצעות בורג טיטניום אחד או שניים באמצעות המברג המתאים (איור 1D).
   3. מיקום הקרקע: הסירו בזהירות 1 ס"מ מהבידוד של חוטי הארקה והכניסו אותו אפידורלית בקצה האחורי של הקרניוטומיה (או כל מיקום אפידורלי רחוק מקליפת המוח המעניינת או מכלי דם גדולים) (חוט באיור 1E)
   4. חזור על השלבים על חצי הכדור הנגדי.
   5. סגירת Dura mater: תפרו את הדורה מאטר בזהירות סביב כבל השתל באמצעות תפר 3-0 resorbable ומחזיק מחט קטן. חברו את שני קצוות הדורה מאטר זה לזה ככל האפשר מבלי לקרוע את הקרום הדק באמצעות חוט התפר (איור 1D, E).
   6. מיקום דש עצם: קבע גשר טיטניום בחלק הקדמי והאחורי של כל דש עצם באמצעות בורג טיטניום. יש להקפיד לתכנן את מיקום גשרי ה-Ti ביחס למיקום רגלי לוחית הרגל בשלבים הבאים. הבריגו את קצה גשרי הטיטניום אל הגולגולת (איור 1F, G).
5. מיקום הדום ופלטת הרגליים
   1. מיקום: בתצורה זו, ללוחית הרגל יש שש רגליים עם שני חורי בורג כל אחת (איור 2B). תכננו את מיקום לוחית כף הרגל על הגולגולת כדי לייעל את מיקום הברגים (הימנעו מהצבתם בקצה הקרניוטומיה או בשריר הרקתי). דלג על החורים ברגליים אם לא ניתן להבריג אותם.
   2. אבטחת לוחית הרגל: הבריגו את ברגי הטיטניום של לוחית כף הרגל עד שהיא יציבה במקומה (ראו איור 1H).
   3. מיקום הדוכן: הסירו את גשרי הטיטניום מעל כבלי החיבור והפכו את הכן כדי לנחות על לוחית הרגל. הבריגו את הכן אל לוחית הרגל. בדקו שהכן יציב במקומו (איור 1I).
6. תפר וסגירה
   1. ניקוי הפצע: נקו את החלל התת עורי מכל עצם או פסולת אחרת על ידי שטיפה במי מלח. חתכו מעט עור סביב קצוות הכן כדי ליצור קצה עגול בעקבות הצילינדר.
   2. תפרים תת עוריים: הסירו את הפיזורים וקפלו את דשי העור זה לזה. צור תפרים תת עוריים עם חוט תפר 4-0 שאינו ניתן לספיגה חוזרת, במרחק של 3 מ"מ זה מזה, באמצעות תפרים פשוטים קטועים או תפרים רציפים פשוטים. התחילו הרחק מהכן והתקדמו לקראתו משני צידי החתך.
   3. תפרים עוריים: תפרו את העור באמצעות חוט תפר 6-0 שאינו ניתן לספיגה חוזרת, עם תפרים במרחק של 5 מ"מ זה מזה. התחילו הרחק מהכן והתקדמו לקראתו משני צידי החתך. דאגו להשיג מיקום רקמות טוב בין שני דשי העור וקרוב לקצה הכן כדי למנוע חלל (איור 1J).
   4. חבישת פצע: נקו שוב את אזור הפצע בעזרת פד סטרילי ובטדין. יש למרוח תחבושת סטרילית בהדבקה עצמית על הפצע.
7. התעוררות: לאחר ביצוע כל המדידות, יש להוריד את בעל החיים מכל חומרי ההרדמה אך להישאר תחת הנשמה. עבור שיכוך כאבים, להחיל תיקון buprenorphine (25 מ"ג / שעה) במשך 24 שעות. הניחו את בעל החיים על כרית חימום מכוסה וילונות כדי לזרז את זמן ההתעוררות. כאשר נשימה ספונטנית מתאוששת, להוציא את החיה ולשים תחת מסכת פנים חמצן עד ההכרה הוא התאושש (אשר יכול לקחת 1 עד 4 שעות).
8. טיפול בבעלי חיים לאחר הניתוח: במשך 5 ימים, יש לשמור על בעל החיים תחת מעקב צמוד. יש לתת מנה של צפלקסין במינון 75 מ"ג פעמיים ביום עם האוכל, בנפרד מבעלי חיים אחרים. לבצע חיטוי של הפצע מדי יום על ידי החלת כמויות גדולות של betadine עם רפידות סטריליות ספוג (נעשה בצורה הטובה ביותר במהלך האכלה).
   הערה: טיפול סיעודי ודיור: בעל החיים המנותח מוחזק בבידוד למשך 24 שעות. הוא מוחזר לקבוצה החברתית המקורית שלו אם בעל החיים טוב מספיק כדי לקיים אינטראקציה חברתית עם בני גילו. יש לבצע תצפית יומית על הכן ופתח העור כדי לעקוב אחר שילוב המכשיר על הראש. במידת הצורך, נקו את המיקום סביב הכן עם כמויות גדולות של בטאדין.

2. הקלטה אלקטרופיזיולוגית

1. פעילות ספונטנית: חבר את מערכת ההקלטה האלחוטית דרך הכן והקלט את הפעילות הבסיסית למשך 2-3 דקות. הקלטות אלה ישמשו כבקרה לניתוח הפוטנציאלים השמיעתיים המתעוררים.
2. פוטנציאלים מעוררי שמיעה: בנוסף למערכת האלחוטית, הכנס רמקולים בשדה סגור באוזני החי. צליל השמעה פרץ גירוי אקוסטי בתדרים שונים (הנעים בין 200-20,000 הרץ) בסביבות 70 dB, רמת לחץ קול (SPL) במשך 120 חזרות. לאחר מכן, ממוצע ההקלטות ויישר אותן לאורך תקופת הגירוי לניתוח.
3. פוטנציאלים מעוררי חושים: הניחו את המחטים בחוטם בשלושה מיקומים שונים. עורר פוטנציאלים חושיים על ידי גירוי החוטם במשך ~30 שניות עם מחולל הדופק באמפליטודות שונות כדי להשיג את עקומות הגיוס.

3. הקלטה הנעה בחופשיות

1. בצע את אותו הליך המתואר בסעיף 2 להקלטת אותות ערים מהמוח. חבר את במת הראש האלחוטית על ידי החזקת בעל החיים בזרועות הנסיין או האכלת בעל החיים בחטיפים כדי להסיח את דעתו. ספק את הגירוי האקוסטי באמצעות רמקולים חיצוניים הממוקמים קרוב לחיה.

איור 1: השתלה זעיר פולשנית של ECoG רך במוח.(A) גישה כירורגית לגולגולת, עם אינדיקציה לברגמה. (B) קרניוטומיה דו-צדדית עם dura mater גלוי. (C) חריץ דורוטומיה בחצי הכדור הראשון. (D) השתלה תת-דוראלית של ECoG רך וסגירת דורה מאטר. (E) חריץ דורוטומיה בחצי הכדור השני. קיבוע דש עצם בחצי הכדור הראשון באמצעות גשרי טיטניום. (F) השתלת ECoG רך על ההמיספרה השנייה וסגירת דורה מאטר. (G) קיבוע דש העצם בחצי הכדור השני. (H) מיקום לוחית הרגל על הגולגולת. (I) קיבוע הדום על לוחית כף הרגל. (J) סגירת העור סביב בסיס הכן.

איור 2: כן תואם MRI. (A) מערכת חיבור טרנסדרמלי כרונית תואמת MRI (כן) כדי לגשת למערך האלקטרודות הרכות. (B) פדסטל עם אלקטרודות המותקנות על לוחית כף הרגל לצורך עיגון הגולגולת. כניסה: פרטי לוחית הרגל.